外弹道设计

• Ｈ＝Ｘ＋（Ｅ－０.３）（６－１ａ） • Ｈ＝Ｘ＋Ｅ（６－１ｂ） • 对于我国和苏联过去的加农炮和榴弹炮，在下列条件下： • ①头部母线为圆弧线； • ②全装药初速ｖ０≥５００ｍ／ｓ； • ③θ０≈θ０Ｘｍ。
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６.２ 外弹道基本参数的预定
• 对４３年阻力定律的弹形系数可用式（６－１ａ）求Ｈ，再用下述经 验公式估算：
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６.２ 外弹道基本参数的预定
• 由于实际弹丸在不同马赫数时的阻力系数与标准弹的阻力系数的比值 并不是一个常数，尽管某种弹形的阻力系数Ｃｘ（Ｍａ）既可以用理 论方法计算，也可用试验方法（风洞或射击法）测定，但不管是理论 方法还是试验方法，都是在一定马赫数时进行的，与估算全弹道所用 的平均阻力系数或平均弹形系数不同。特别是在弹丸未制成时，只可 用模型弹做风洞试验而无法做射击试验。因此，最好有一个近似的估 算弹形系数的经验方法。
• 一般来说，同一弹丸在某一初速时的平均弹形系数随射角而异。这是 因为：射角不同，沿全弹道马赫数的变化不同；射角不同，在弹道起 始段的起始扰动δ０和δ·０不同（章动角δ加大，弹形系数也增加）， 动力平衡角随着射角的增加而逐渐增大，致使弹形系数增加。
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６.２ 外弹道基本参数的预定
• 弹丸的阻力系数和弹形系数主要由头部长度Ｘ（ｄ）和尾锥长度Ｅ（ ｄ）来确定。根据我国经验，此二参数可合并为一个参量Ｈ（ｄ）（ 见公式（１－３４））。
• 以上说明，外弹道设计是理论与试验相结合，并需经多次反复才能完 成的。在进行外弹道分析时，往往只能事先明确一些诸如弹丸结构特 征量及气动力特征等参数，但弹丸在实际设计过程及加工工艺实现中 不一定恰好完全符合所确定的这些参数，只有经过一定的反复，理论 计算的结果才会与实际的结果相一致，才能进一步对弹道参数或弹丸 结构做一定的方案调整，最后获得各方面性能良好的方案。
第６章 外弹道设计
• ６.１ 外弹道设计的任务和程序 • ６.２ 外弹道基本参数的预定
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６.１ 外弹道设计的任务和程序
• 通常外弹道的设计是在整个火炮系统设计中最先进行的，并且在全系 统设计过程中不断修改、完善，并确定最终设计。
• 从狭义上说，外弹道设计的任务主要是根据射程或射高等火炮主要战 技指标要求确定火力系统的三项重要弹道参数，即火炮的口径、弹丸 的质量和弹丸的初速。这些弹道参数的确定将因火炮的种类和用途不 同而异。一般野战火炮应满足其最大射程的要求，高射火炮应满足最 大射高及飞行时间的要求，而坦克炮和反坦克炮则应满足着速及飞行 时间的要求。在确定了这些重要弹道参数之后，就可以分别进行弹药 和火炮的设计。对弹药设计而言，其设计任务是使规定质量弹丸在规 定的初速条件下，保障飞行的稳定性和落点的初速，使弹药对目标实 现所要求的毁伤效果；
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６.１ 外弹道设计的任务和程序
• 对于火炮设计而言，其后续设计任务是内弹道设计，它是在保证使规 定质量弹丸获得规定的初速条件下，设计有关的炮膛结构诸元和装药 量，给出相应的内弹道诸元，然后才能进行火炮结构设计和装药结构 设计。
• 根据我国多年来各种新型火炮系统研制的经验，外弹道设计只考虑满 足火炮的最大射程或最大射高的指标要求已经不够，在外弹道设计时 ，不论对哪种火炮，还应该综合考虑火炮射击时的散布和精度的指标 要求。这样，外弹道设计就具有了更为广泛的含义和覆盖了更为全面 的内容。
• 本章仅对上述中的一些主要问题进行讨论。
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６.２ 外弹道基本参数的预定
• ６.２.１ 加农炮或榴弹炮合理弹丸质量及初速 范围的选定
• 加农炮或榴弹炮在给定火炮口径ｄ、合理选定弹形系数ｉ的前提下， 应在满足最大射程能实现的条件下，使炮口动能或炮口动量最小为确 定合理的弹丸质量及初速的原则。炮口动能Ｅ０＝ｍｖ２／２的大小 影响膛内火药气体做功的大小，炮口动能大，则要求较长的身管或较 高的最大膛压，这对火炮的炮身设计不利。因此，从炮身设计合理性 要求出发，炮口动能越小越好。炮口动量Ｍ０＝ｍｖ的大小则影响火 炮炮架承受的后坐阻力冲量的大小，后坐阻力冲量大，则要求较长的 火炮后坐长度或较大的最大后坐阻力，这对火炮的炮架设计不利。
• ｉ４３＝２.９０－１.３７３Ｈ＋０.３２Ｈ２－０.０２６７Ｈ３（６ －２）
• 由公式（６－２），可获得阻力系数ｉ４３随Ｈ的变化规律，如图６ －２所示。由图６－２可见，阻力系数ｉ４３随着Ｈ的增大而减小， 说明弹丸头部长度和尾锥长度越长，阻力系数就越小。
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６.１ 外弹道设计的任务和程序
• 因此，更为严格意义上的外弹道设计任务是：在满足射程或射高以及 射击密集度要求的条件下，除确定弹径、弹丸质量、弹丸初速等参数 之外，还要尽可能合理而科学地确定弹形、弹长、弹丸结构及形式、 弹丸质心位置、转动惯量、气动参数及飞行稳定性因子等性能参数。 而后面这些参数的选择判断往往没有较完整的理论指导，而较多地依 靠经验积累与对现有弹丸和外弹道性能参数的大量统计与分析比较。
• 实际上，外弹道设计的全过程更多地与弹丸设计的过程相重叠，并且 相互影响与促进，最终获得更为优良的战技指标。
• 外弹道设计的程序如图６－１所示。整个程序一般分为四部分：第一 部分为基本参数与弹丸外形结构等的预定；
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６.１ 外弹道设计的任务和程序
• 第二部分为弹道诸元的计算，从而对气动力、稳定性和散布进行估算 和分析；第三部分是用风洞和靶道技术对方案进行试验检验，如不合 要求，则修改方案；第四部分是综合评定方案并定型。
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６.２ 外弹道基本参数的预定
• 因此，从炮架设计合理性要求出发，炮口动量应越小越好。此外，最 大膛压将影响弹丸的弹体强度和炸药底层应力的大小，因而也要求炮 口动能尽可能小。
• １.弹形系数ｉ４３的选定 • 弹形系数在第１章中已有说明，在进行外弹道设计时，较适当地选定
弹形系数是十分重要的。弹形系数大于实际值，将使火炮的设计难度 增加，而弹形系数过小，又使弹丸的设计困难增加，若实际设计达不 到规定的要求，则难以达到规定的射程。